Il guasto di assottigliamento dovuto all'ossidazione ad alta-temperatura si riferisce all'esposizione della parete esterna dei tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316 a un ambiente di aria o gas di combustione ad alta-temperatura-a lungo termine. L'elemento di cromo sulla superficie metallica reagisce con l'ossigeno per formare scaglie di ossido a strati sciolti. Lo strato di ossido si stacca continuamente in seguito ai cicli di temperatura e il substrato metallico viene ripetutamente consumato dalla reazione di ossidazione, portando ad un graduale assottigliamento uniforme delle pareti della tubazione. Quando lo spessore residuo della parete è inferiore al limite di progettazione del cuscinetto di pressione-, si verificano rigonfiamenti locali e perdite di scoppio sotto pressione media interna. Questo guasto si verifica principalmente nelle camicie di riscaldamento elettrico, nelle condutture di riscaldamento dei forni e nei tubi delle apparecchiature direttamente esposti all'aria calda ad alta-temperatura.
1. Meccanismo di ossidazione e scheggiatura delle incrostazioni ad alta-temperatura
L'acciaio inossidabile 316 può formare una densa pellicola passiva di ossido di cromo a media temperatura per bloccare l'ossidazione. Quando la temperatura superficiale supera per lungo tempo la soglia critica della temperatura antiossidante, la pellicola di ossido cresce rapidamente dallo stato compatto alla struttura multistrato sciolta. Il coefficiente di dilatazione termica della scaglia di ossido differisce notevolmente da quello del metallo base. Durante ripetuti cicli di riscaldamento e raffreddamento, si genera un enorme stress termico tra lo strato di ossido e il corpo del tubo, causando fessurazioni e distacchi delle incrostazioni esterne. Dopo che lo strato protettivo di ossido cade, la matrice metallica fresca viene direttamente esposta all'ossigeno e subisce un'ossidazione secondaria. La desquamazione e l'ossidazione cicliche continue consumano strato dopo strato il metallo della parete del tubo, con conseguente riduzione dello spessore complessivo. A differenza del blocco delle incrostazioni interne causato da impurità medie, questo consumo di corrosione si verifica sul lato del riscaldamento esterno piuttosto che sulla parete interna a contatto con il fluido.
2. Posizioni tipiche soggette a danni da assottigliamento da ossidazione
Sezioni di tubi avvolte direttamente da nastri riscaldanti elettrici con riscaldamento a temperatura eccessiva a lungo-termine;
Superfici delle tubazioni esposte a gas di scarico ad alta-temperatura e vento caldo in forni di riscaldamento industriali;
Condotte aeree non isolate esposte alla radiazione solare diretta e ad elevata temperatura ambiente in estate;
Aree di saldatura con composizione del materiale non uniforme e minore resistenza all'ossidazione alle alte-temperature;
Posizioni locali nude in cui il rivestimento esterno anti-alta-temperatura e l'isolamento termico cadono.
3. Fattori che inducono il nucleo che accelerano il fallimento dell'ossidazione
La potenza di riscaldamento è troppo elevata e la temperatura della superficie del tubo supera la temperatura di servizio a lungo termine dell'acciaio inossidabile-;
Nessun rivestimento antiossidante-resistente alle alte temperature-e strato di isolamento termico sigillato sulla parete esterna;
Il frequente avvio-arresto del riscaldamento porta a ripetuti shock termici e scheggiatura accelerata della pelle di ossido;
L'ambiente circostante contiene gas di combustione contenenti zolfo-, che distrugge la pellicola di ossido e intensifica la perdita di ossidazione;
Funzionamento ininterrotto di riscaldamento-a lungo termine senza spegnimento, raffreddamento e protezione dalla manutenzione.
4. Misure tecniche di prevenzione e controllo-del collegamento completo
① Imposta il blocco del limite di temperatura superiore per le apparecchiature di riscaldamento per evitare il funzionamento a temperatura eccessiva a lungo termine-
Controllare la temperatura della superficie del tubo entro l'intervallo consentito di antiossidazione del materiale.
② Spruzzare un rivestimento antiossidante-resistente alle alte-temperature e avvolgere il guscio termoisolante sigillato sulla parete esterna
Isolare il contatto con l'ossigeno per interrompere sostanzialmente il percorso della reazione di ossidazione.
③ Ottimizzare la disposizione del riscaldamento per prevenire il surriscaldamento concentrato locale del singolo segmento di tubo
Rende uniforme la distribuzione della temperatura e riduce la differenza di stress termico.
④ Purificare l'ambiente dei gas di combustione per ridurre il contenuto di zolfo e gas corrosivo attorno alle tubazioni
Evitare danni chimici alla pellicola protettiva di ossidazione.
⑤ Effettuare la misurazione periodica dello spessore della parete circonferenziale per il riscaldamento delle sezioni esposte del tubo
Monitorare la tendenza all'assottigliamento e sostituire preventivamente le tubazioni gravemente usurate.
5. Tabella di confronto degli effetti della prevenzione
表格
| Modalità riscaldamento e protezione | Rischio di assottigliamento da ossidazione | Suggerimento per l'applicazione |
|---|---|---|
| Riscaldamento ad alta-potenza illimitato + nessuna protezione antiossidante esterna-+ cicli termici frequenti | L'evidente assottigliamento delle pareti e il rischio di scoppio compaiono entro 1-2 anni di servizio | Arrestare il surriscaldamento della costruzione e implementare il rinnovamento del rivestimento e dell'isolamento termico |
| Controllo della temperatura a circuito chiuso-+ rivestimento anticorrosione completo-per alte temperature-+ isolamento sigillato | Limita efficacemente l'ossidazione ciclica e il consumo di metalli | Specifiche di protezione standard per tubazioni di riscaldamento esterne in acciaio inossidabile riscaldate |
| Superficie dedicata in lega antiossidante-+ monitoraggio della temperatura superficiale in tempo reale-+ ispezione trimestrale dello spessore | Pericolo nascosto di assottigliamento estremamente basso delle pareti e rottura per pressione | Schema preferito per apparecchiature per tubi di riscaldamento del processo di riscaldamento del forno e del nucleo di riscaldamento elettrico |
Conclusione
Il guasto dell'assottigliamento dovuto all'ossidazione ad alta-temperatura dei tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316 è causato dalla corrosione a lungo termine-dell'ossigeno ad alta{{3}temperatura che porta alla generazione di incrostazioni di ossido stratificato e al distacco ciclico, che erode continuamente la matrice della parete del tubo. Gli approcci principali alla prevenzione includono il blocco dei parametri della temperatura di riscaldamento, l'aggiunta di una protezione isolante antiossidante sigillata esterna-, il miglioramento dell'uniformità del riscaldamento, la purificazione del gas corrosivo ambientale e il monitoraggio regolare della perdita di spessore delle pareti. La gestione dell'intero-processo di controllo dei parametri di riscaldamento, la struttura esterna anti-corrosione e l'ispezione di routine possono prevenire perdite improvvise e arresti non pianificati della produzione causati dall'assottigliamento esterno dell'ossidazione-ad alta temperatura dei tubi di riscaldamento.
